Selvitys kapasitiivisten paikanmittausanturien ominaisuuksista ja suunnitteluvaatimuksista

Kapasitiivinen mittaustekniikka perustuu anturin ja kohteen välisen kapasitanssin muutok-seen: kun kapasitanssi muuttuu, muuttuu myös anturin impedanssi. Tätä yhteyttä hyödyn-tämällä voidaan tuottaa mittaussignaali muuttuvasta parametrista. Tässä työssä esitellään lyhyesti pienen välimatkan tarkkaan paikanmittaukseen käytettäviä tekniikoita ja selvitetään kapasitiivisten paikanmittausanturien perusominaisuuksia sekä käytännön toteutukseen vaadittavia asioita lähdemateriaalin ja simuloinnin avulla. Lisäksi tämän hetken kaupallisia eri tekniikoihin perustuvia mittausjärjestelmiä vertaillaan keskenään. Vertailun perusteella kapasitiiviset mittausjärjestelmät tarjoavat korkeimman mittaustark-kuuden lyhyellä mittausalueella, kun mittausympäristö ja kohde on kapasitiiviselle anturille soveltuva. Induktiiviset anturit tarjoavat suuremman mittauskaistanleveyden ja soveltuvat kapasitiivisia antureita paremmin likaisiin ympäristöihin. Optiset järjestelmät mahdollistavat puolestaan suuremman mittausalueen.

Visual measurement of laser-arc hybrid welding

Tässä työssä raportoidaan hybridihitsauksesta otettujen suurnopeuskuvasarjojen automaattisen analyysijärjestelmän kehittäminen.Järjestelmän tarkoitus oli tuottaa tietoa, joka avustaisi analysoijaa arvioimaan kuvatun hitsausprosessin laatua. Tutkimus keskittyi valokaaren taajuuden säännöllisyyden ja lisäainepisaroiden lentosuuntien mittaamiseen. Valokaaria havaittiin kuvasarjoista sumean c-means-klusterointimenetelmän avullaja perättäisten valokaarien välistä aikaväliä käytettiin valokaaren taajuuden säännöllisyyden mittarina. Pisaroita paikannettiin menetelmällä, jossa yhdistyi pääkomponenttianalyysi ja tukivektoriluokitin. Kalman-suodinta käytettiin tuottamaan arvioita pisaroiden lentosuunnista ja nopeuksista. Lentosuunnanmääritysmenetelmä luokitteli pisarat niiden arvioitujen lentosuuntien perusteella. Järjestelmän kehittämiseen käytettävissä olleet kuvasarjat poikkesivat merkittävästi toisistaan kuvanlaadun ja pisaroiden ulkomuodon osalta, johtuen eroista kuvaus- ja hitsausprosesseissa. Analyysijärjestelmä kehitettiin toimimaan pienellä osajoukolla kuvasarjoja, joissa oli tietynlainen kuvaus- ja hitsausprosessi ja joiden kuvanlaatu ja pisaroiden ulkomuoto olivat samankaltaisia, mutta järjestelmää testattiin myös osajoukon ulkopuolisilla kuvasarjoilla. Testitulokset osoittivat, että lentosuunnanmääritystarkkuus oli kohtuullisen suuri osajoukonsisällä ja pieni muissa kuvasarjoissa. Valokaaren taajuuden säännöllisyyden määritys oli tarkka useammassa kuvasarjassa.

Measurement Problems and Problem-Solving in Kraft Pulping

Tämän työn tarkoituksena on koota yhteen selluprosessin mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat ongelmien ratkaisemiseksi. Pääpaino on online-mittaustekniikoissa. Työ koostuu kolmesta osasta. Ensimmäinen osa on kirjallisuustyö, jossa esitellään nykyaikaisen selluprosessin perusmittaukset ja säätötarpeet. Mukana on koko kuitulinja puunkäsittelystä valkaisuun ja kemikaalikierto: haihduttamo, soodakattila, kaustistamo ja meesauuni. Toisessa osassa mittausongelmat ja mahdolliset mittaustekniikat on koottu yhteen ”tiekartaksi”. Tiedot on koottu vierailemalla kolmella suomalaisella sellutehtaalla ja haastattelemalla laitetekniikka- ja mittaustekniikka-asiantuntijoita. Prosessikemian paremmalle ymmärtämiselle näyttää haastattelun perusteella olevan tarvetta, minkä vuoksi konsentraatiomittaukset on valittu jatkotutkimuskohteeksi. Viimeisessä osassa esitellään mahdollisia mittaustekniikoita konsentraatiomittausten ratkaisemiseksi. Valitut tekniikat ovat lähi-infrapunatekniikka (NIR), fourier-muunnosinfrapunatekniikka (FTIR), online-kapillaarielektroforeesi (CE) ja laserindusoitu plasmaemissiospektroskopia (LIPS). Kaikkia tekniikoita voi käyttää online-kytkettyinä prosessikehitystyökaluina. Kehityskustannukset on arvioitu säätöön kytketylle online-laitteelle. Kehityskustannukset vaihtelevat nollasta miestyövuodesta FTIR-tekniikalle viiteen miestyövuoteen CE-laitteelle; kehityskustannukset riippuvat tekniikan kehitysasteesta ja valmiusasteesta tietyn ongelman ratkaisuun. Työn viimeisessä osassa arvioidaan myös yhden mittausongelman – pesuhäviömittauksen – ratkaisemisen teknis-taloudellista kannattavuutta. Ligniinipitoisuus kuvaisi nykyisiä mittauksia paremmin todellista pesuhäviötä. Nykyään mitataan joko natrium- tai COD-pesuhäviötä. Ligniinipitoisuutta voidaan mitata UV-absorptiotekniikalla. Myös CE-laitetta voitaisiin käyttää pesuhäviön mittauksessa ainakin prosessikehitysvaiheessa. Taloudellinen tarkastelu pohjautuu moniin yksinkertaistuksiin ja se ei sovellu suoraan investointipäätösten tueksi. Parempi mittaus- ja säätöjärjestelmä voisi vakauttaa pesemön ajoa. Investointi ajoa vakauttavaan järjestelmään on kannattavaa, jos todellinen ajotilanne on tarpeeksi kaukana kustannusminimistä tai jos pesurin ajo heilahtelee eli pesuhäviön keskihajonta on suuri. 50 000 € maksavalle mittaus- ja säätöjärjestelmälle saadaan alle 0,5 vuoden takaisinmaksuaika epävakaassa ajossa, jos COD-pesuhäviön vaihteluväli on 5,2 – 11,6 kg/odt asetusarvon ollessa 8,4 kg/odt. Laimennuskerroin vaihtelee tällöin välillä 1,7 – 3,6 m3/odt asetusarvon ollessa 2,5 m3/odt.

Free Flap Monitoring. Using Tissue Oxygen Measurement and Positron Emission Tomography

Aims:This study was carried out to evaluate the feasibility of two different methods to determine free flap perfusion in cancer patients undergoing major reconstructive surgery. The hypotheses was that low perfusion in the flap is associated with flap complications. Patients and methods: Between August 2002 and June 2008 at the Department of Otorhinolaryngology – Head and Neck Surgery, Department of Surgery, and at the PET Centre, Turku, 30 consecutive patients with 32 free flaps were included in this study. The perfusion of the free microvascular flaps was assessed with positron emission tomography (PET) and radioactive water ([¹⁵O] H₂O) in 40 radiowater injections in 33 PET studies. Furthermore, 24 free flaps were monitored with a continuous tissue oxygen measurement using flexible polarographic catheters for an average of three postoperative days. Results: Of the 17 patients operated on for head and neck (HN) cancer and reconstructed with 18 free flaps, three re-operations were carried out due to poor tissue oxygenation as indicated by p_tiO₂ monitoring results and three other patients were reoperated on for postoperative hematomas in the operated area. Blood perfusion assessed with PET (BF_PET) was above 2.0 mL / min / 100 g in all flaps and a low flap-to-muscle BFPET ratio appeared to correlate with poor survival of the flap. Survival in this group of HN cancer patients was 9.0 months (median, range 2.4-34.2) after a median follow-up of 11.9 months (range 1.0-61.0 months). Seven HN patients of this group are alive without any sign of recurrence and one patient has died of other causes. All of the 13 breast reconstruction patients included in the study are alive and free of disease at a median follow-up time of 27.4 months (range 13.9-35.7 months). Re-explorations were carried out in three patients due data provided by p_tiO₂ monitoring and one re-exploration was avoided on the basis of adequate blood perfusion assessed with PET. Two patients had donorsite morbidity and 3 patients had partial flap necrosis or fat necrosis. There were no total flap losses. Conclusions: P_tiO₂ monitoring is a feasible method of free flap monitoring when flap temperature is monitored and maintained close to the core temperature. When other monitoring methods give controversial results or are unavailable, [₁₅O] H₂O PET technique is feasible in the evaluation of the perfusion of the newly reconstructed free flaps.

Entrepreneurship Education in Basic and Upper Secondary Education – Measurement and Empirical Evidence

The starting point of this study is to direct more attention to the teacher and those entrepreneurship education practices taking place in formal school to find out solutions for more effective promotion of entrepreneurship education. For this objective, the strategy-level aims of entrepreneurship education need to be operationalised into measurable and understandable teacher-level practices. Furthermore, to enable the effective development of entrepreneurship education in basic and upper secondary level education, more knowledge is needed of the state of affairs of entrepreneurship education in teaching. The purpose of the study is to increase the level of understanding of teachers’ entrepreneurship education practices, and through this to develop entrepreneurship education. This study builds on the literature on entrepreneurship education and especially those elements referring to the aims, resources, benefits, methods, and practises of entrepreneurship education. The study comprises five articles highlighting teachers’ role in entrepreneurship education. In the first article the concept of entrepreneurship and the teachers role in reflection upon his/hers approaches to entrepreneurship education are considered. The second article provides a detailed analysis of the process of developing a measurement tool to depict the teachers’ activities in entrepreneurship education. The next three articles highlight the teachers’ role in directing the entrepreneurship education in basic and upper secondary level education. Furthermore, they analyse the relationship between the entrepreneurship education practises and the teachers’ background characteristics. The results of the study suggest a wide range of conclusions and implications. First, in spite of many outspoken aims connected to entrepreneurship education, teachers have not set any aims for themselves. Additionally, aims and results seem to mix. However, it is possible to develop teachers’ target orientation by supporting their reflection skills, and through measurement and evaluation increase their understanding of their own practices. Second, applying a participatory action process it is possible to operationalise teachers’entrepreneurship education practices. It is central to include the practitioners’ perspective in the development of measures to make sure that the concepts and aims of entrepreneurship education are understood. Third, teachers’ demographic or tenure-related background characteristics do not affect their entrepreneurship education practices, but their training related to entrepreneurship education, participation in different school-level or regional planning, and their own capabilities support entrepreneurship education. Fourth, a large number of methods are applied to entrepreneurship education, and the most often used methods were different kinds of discussions, which seem to be an easy, low-threshold way for teachers to include entrepreneurship education regularly in their teaching. Field trips to business enterprises or inviting entrepreneurs to present their work in schools are used fairly seldom. Interestingly, visits outside the school are more common than visitors invited to the school. In line, most of the entrepreneurship education practices take place in a classroom. Therefore it seems to be useful to create and encourage teachers towards more in-depth cooperation with companies (e.g. via joint projects) and to network systematically. Finally, there are plenty of resources available for entrepreneurship education, such as ready-made materials, external stakeholders, support organisations, and learning games, but teachers have utilized them only marginally.

Fluvio-morphological processes of meander bends - Combining conventional field measurements, close-range remote sensing and computational modelling

Meandering rivers have been perceived to evolve rather similarly around the world independently of the location or size of the river. Despite the many consistent processes and characteristics they have also been noted to show complex and unique sets of fluviomorphological processes in which local factors play important role. These complex interactions of flow and morphology affect notably the development of the river. Comprehensive and fundamental field, flume and theoretically based studies of fluviomorphological processes in meandering rivers have been carried out especially during the latter part of the 20th century. However, as these studies have been carried out with traditional field measurements techniques their spatial and temporal resolution is not competitive to the level achievable today. The hypothesis of this study is that, by exploiting e increased spatial and temporal resolution of the data, achieved by combining conventional field measurements with a range of modern technologies, will provide new insights to the spatial patterns of the flow-sediment interaction in meandering streams, which have perceived to show notable variation in space and time. This thesis shows how the modern technologies can be combined to derive very high spatial and temporal resolution data on fluvio-morphological processes over meander bends. The flow structure over the bends is recorded in situ using acoustic Doppler current profiler (ADCP) and the spatial and temporal resolution of the flow data is enhanced using 2D and 3D CFD over various meander bends. The CFD are also exploited to simulate sediment transport. Multi-temporal terrestrial laser scanning (TLS), mobile laser scanning (MLS) and echo sounding data are used to measure the flow-based changes and formations over meander bends and to build the computational models. The spatial patterns of erosion and deposition over meander bends are analysed relative to the measured and modelled flow field and sediment transport. The results are compared with the classic theories of the processes in meander bends. Mainly, the results of this study follow well the existing theories and results of previous studies. However, some new insights regarding to the spatial and temporal patterns of the flow-sediment interaction in a natural sand-bed meander bend are provided. The results of this study show the advantages of the rapid and detailed measurements techniques and the achieved spatial and temporal resolution provided by CFD, unachievable with field measurements. The thesis also discusses the limitations which remain in the measurement and modelling methods and in understanding of fluvial geomorphology of meander bends. Further, the hydro- and morphodynamic models’ sensitivity to user-defined parameters is tested, and the modelling results are assessed against detailed field measurement. The study is implemented in the meandering sub-Arctic Pulmanki River in Finland. The river is unregulated and sand-bed and major morphological changes occur annually on the meander point bars, which are inundated only during the snow-melt-induced spring floods. The outcome of this study applies to sandbed meandering rivers in regions where normally one significant flood event occurs annually, such as Arctic areas with snow-melt induced spring floods, and where the point bars of the meander bends are inundated only during the flood events.

Induktiosilmukka kuulolaitteen käyttäjän apuvälineenä

Tämä insinöörityö tehtiin Kuulonhuoltoliitto ry:n Esteetön kuuntelu -projektille. Työ käsittelee kuulolaitteen käyttäjän apuvälineenä käytettäviä induktiosilmukkajärjestelmiä. Induktiivisen äänensiirtojärjestelmän avulla huonokuuloinen saa kuunteluympäristöstään paremman signaali-kohinasuhteen ilman tilan kaikua ja taustahälyä. Tämä helpottaa kuuntelua esimerkiksi puhetilaisuuksissa. Työn tarkoituksena oli päivittää aiempia tutkimuksia kokoamalla uusin tietous induktiosilmukoiden tekniikasta. Kirjallisuustutkimuksen lisäksi kartoitettiin nykyinen silmukkavahvistinkanta haastattelemalla maahantuojia ja jälleenmyyjiä. Silmukkavahvistimien hintakartoituksen tarkoituksena oli rakentaa perusteet sopivan tehoisen ja hintaisen vahvistimen hankintaa varten suunniteltaessa induktiivisella äänensiirtojärjestelmällä varustettavia tiloja. Työ tarkastelee induktiivisen äänensiirtojärjestelmän ensisijaisen kohderyhmän, kuulokojeita käyttävien huonokuuloisten keskeisiä tarpeita ja heidän käyttämäänsä apuvälinetekniikkaa. Työ käy läpi audiotekniikan perusteita, sähkömagneettisen induktioilmiön, induktiivisen äänensiirtojärjestelmän rakenteen, sen ylikuulumisongelmat ja häiriötekijät sekä IEC:n 60118-4 edition 2.0 standardin CDV-luonnoksen mukaiset periaatteelliset asennusja mittausohjeet. IEC:n tuleva standardi tekee työstä ajankohtaisen. Työn tuloksena saatua tietoa voidaan käyttää Kuulonhuoltoliitto ry:n opas- ja tiedotusmateriaalin uudistamisessa, pohjana hyvän kuunteluympäristön malliratkaisujen ja esteettömyyskriteerien soveltamisessa. Työstä on hyötyä erityisesti Kuulonhuoltoliitto ry:n vapaaehtoiskartoittajille kuten myös kenelle tahansa aiheesta syvemmin kiinnostuneelle.

Measurement of Bioactivity of Immunomodulatory Treatment of Relapsing Multiple Sclerosis. With Emphasis on MxA Protein

Background Multiple sclerosis (MS) is a demyelinating disease of the central nervous system, which mainly affects young adults. In Finland, approximately 2500 out of 6000 MS patients have relapsing MS and are treated with disease modifying drugs (DMD): interferon- β (INF-β-1a or INF-β-1b) and glatiramer acetate (GA). Depending on the used IFN-β preparation, 2 % to 40 % of patients develop neutralizing antibodies (NAbs), which abolish the biological effects of IFN-β, leading to reduced clinical and MRI detected efficacy. According to the Finnish Current Care Guidelines and European Federation of Neurological Societis (EFNS) guidelines, it is suggested tomeasure the presence of NAbs during the first 24 months of IFN-β therapy. Aims The aim of this thesis was to measure the bioactivity of IFN-β therapy by focusing on the induction of MxA protein (myxovirus resistance protein A) and its correlation to neutralizing antibodies (NAb). A new MxA EIA assay was set up to offer an easier and rapid method for MxA protein detection in clinical practice. In addition, the tolerability and safety of GA were evaluated in patients who haddiscontinued IFN-β therapy due to side effects and lack of efficacy. Results NAbs developed towards the end of 12 months of treatment, and binding antibodies were detectable before or parallel with them. The titer of NAb correlated negatively with the amount of MxA protein and the mean values of preinjection MxA levels never returned to true baseline in NAb negative patients, but tended to drop in the NAb positive group. The test results between MxA EIA and flow cytometric analysis showed significant correlation. GA reduced the relapse rate and was a safe and well-tolerated therapy in IFN-β-intolerant MS patients. Conclusions NAbs inhibit the induction of MxA protein, which can be used as a surrogate marker of the bioactivity of IFN-β therapy. Compared to flow cytometricanalysis and NAb assay, MxA-EIA seemed to be a sensitive and more practical method in clinical use to measure the actual bioactivity of IFN-β treatment, which is of value also from a cost-effective perspective.